Глубокая осушка газа

1. Глубокая осушка газа: адсорбционная и абсорбционная

2. Извлечения тяжёлых углеводородов: абсорбционное извлечение, низкотемпературная сепарация, низкотемпературная конденсация

3. Извлечение гелия

4. Стабилизация и переработка газовых конденсатов Список используемой литературы

1. Глубокая осушка газа: адсорбционная и абсорбционная осушка газ углеводород гелий В недрах земных пластов углеводородные газы (природный, попутный и др.) насыщены водяными парами до равновесного состояния. Количество паров воды зависит от условий в пласте (температуры и давления) а также от состава газа. С момента выхода газа из скважины в виду изменения этих параметров влагосодержание газа меняется.

Присутствие паров воды в газе негативно сказывается на аппаратах и коммуникациях установок переработки и транспорта газа вследствие образования в них гидратов, во избежание этого явления, обязательным условием подготовки газа к транспортировке по магистральным газопроводам или переработке на ГПЗ служит процесс осушки газа.

Абсорбционная осушка газа — в основе способа лежит применение специальных реагентов поглощающих влагу из газа при непосредственном контакте внутри аппарата.

В качестве влагопоглощающих агентов обычно используются растворы диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ) В ходе процесса осушаемый газ на тарелках абсорбера контактирует в противотоке с подаваемым сверху гликолем. Давление в абсорбере не превышает 120 атм., а температура гликоля порядка 40°C

Осушеный газ отводится сверху абсорбера и направляется в магистральный газопровод, а гликоль, насыщеный влагой, отводится снизу абсорбера и направляется в выветриватель — для отдува поглощенных углеводородов. После выветривателя насыщеный влагой гликоль нагревается в подогревателе и поступает на регенерацию в десорбер, в котором из-за меньшего давления (около 3 атм) и подвода тепла происходит испарение и отвод поглощенной гликолем в абсорбере влаги из газа.

Из десорбера регенерированный гликоль с концентрацией 95−97% поступает вновь на абсорбцию и цикл повторяется.

Глубина осушки газа очень сильно зависит от концентрации гликоля, с которым газ контактирует в абсорбере. Максимально возможная концентрация гликоля, которой можно достичь, равна 97%. Большую концентрацию гликоля получить невозможно, этому препятствует термическая десорбция воды, вследствие которой происходит разложение диэтиленгликоля при 164 °C и триэтиленгликоля при 206 °C.

Абсорбция гликолем с концентрацией гликоля 96−97% позволяет достичь депрессии точки росы осушаемого газа равную 30 °C.

Увеличение концентрации гликоля до 99% позволяет, значению депрессии точки росы вырасти до 40 °C.

В ситуациях, когда заказчику требуется получить более высокое значение депрессии точки росы, специалисты компании для стадии регенерации насыщенного влагой гликоля применяют в своих установках процесс вакуумной десорбции. Процесс протекает при температуре около 200 °C. и давлении около 0,7 атм. При таком аппаратурном оформлении установки осушки газа, удается достичь концентрации регенерированного гликоля порядка 99,5%, что в свою очередь делает возможным получении значения депрессии точки росы в 50−70°C. В тех редких случаях, когда стандартных настроек процесса осушки недостаточно для получения необходимого качества осушки газа требующегося заказчику, возможно аппаратурное оформление установки для осуществления процесса осушки в двух ступенчатом исполнении.

На первом этапе осушка происходит по стандартному циклу, газ осушается в абсорбере, контактируя с гликолем концентрацией 96%, после чего поступает в абсорбер вторичной осушки, где уже осушеный на первом этапе газ повторно осушается гликолем концентрации 99,5%, регенерация отработанного гликоля также аппаратурно оформлена в двух стадийном исполнении. В десорбере этапа первичной осушки, процесс регенерации гликоля происходит под давлением 1−2 атм, а в десорбере вторичной осушки под вакуумом, либо с участием отпарного агента.

Применение процесса двух стадийной осушки газа, позволяет получить на выходе с установки депрессию точки росы около 90 °C.

Выбор специалистами компании конкретной технологии осушки и аппаратурное оформление установки, всегда подбирается таким образом, чтобы максимально отвечать требованиям, предъявляемым заказчиком, с учетом его экономических возможностей и промышленных факторов на объекте установки. Все эти и многие другие моменты и нюансы изначально согласовываются с заказчиком.

Адсорбционная осушка газа — технологический процесс заключается в избирательном поглощении порами поверхности твердого адсорбента молекул воды из газа, с последующим извлечением их из пор посредством применения внешних воздействий. Процесс адсорбционной осушки газа позволяет достигать депрессия точки росы в 100 °C. (минимальная точка росы, достигаемая адсорбцией около -90°C.)

Депрессия точки росы — это понижение значения точки росы газа после осушки. Выбор применяемых адсорбентов на установках адсорбционной осушки газа специалисты компании делают, принимая во внимание состав газа, наличия в нем тех или иных компонентов влияющих на адсорбенты и других факторов влияющих на процесс и конечный результат. В зависимости от ситуации, специалисты компании делают свой выбор из следующих адсорбентов: оксиды алюминия, синтетические цеолиты, силикагели. На стандартной установке адсорбционной осушки технологический процесс осушки газа представляет собой последовательное выполнение следующих этапов в рамках одного рабочего цикла осушки:

— адсорбция

— нагрев адсорбента

— десорбция (очистка адсорбента)

— охлаждение адсорбента

— далее, если есть необходимость, цикл повторяется.

Схема адсорбционной установки для осушки газов: 1 и 8-сепараторы; 2-адсорберы на стадии осушки; 3 и 4-адсорберы соотв. на стадиях охлаждения и подогрева; 5-подогреватель газа; 6-охладитель газа; 7-холодильник.

Влажный газ поступает в сепаратор 1 для удаления капель влаги, а затем на осушку в адсорберы 2, откуда сухой газ направляют в газопровод. Насыщенный влагой адсорбент регенерируют в адсорбере 4 отдувкой газом, нагретым в аппарате 5. Горячий газ (с т-рой до 350 °С) после регенерации поглотителя охлаждается в аппарате 7, сепарируется в аппарате 8 от влаги и смешивается с основным потоком газа. В адсорбере 3 поглотитель охлаждается сухим газом до 30−40 °С, после чего аппарат переключают на стадию осушки. Нагреваемый при этом газ перед поступлением в газопровод охлаждается в аппарате 6. Метод может обеспечить глубокую осушку (до точки росы — 80 °C и ниже), отличается простотой и надежностью аппаратуры. Недостатки: чувствительность адсорбентов к загрязнениям, сложность систем автоматизации, большие по сравнению с абсорбционным методом капитальные и эксплуатационные затраты.

2. Извлечения тяжёлых углеводородов: абсорбционное извлечение, низкотемпературная сепарация, низкотемпературная конденсация К основным технологическим методам извлечения тяжелых углеводородов относятся:

— Адсорбционное извлечение (масляная абсорбция);

— Низкотемпературная сепарация;

— Низкотемпературная конденсация.

Выбор того или иного способа извлечения тяжелых углеводородов (отбензинивания газа) определяется многими факторами, но в конечном итоге — сроками окупаемости затрат на добычу и переработку газа.

Адсорбционное извлечение — один из старейших методов. В качестве абсорбента в нем используют обычно керосиновую или дизельную фракцию нефти.

Низкотемпературная сепарация — состоит в однократной конденсации углеводородов при понижении температуры газа до минус 25 — минус 30 °C, за счет его дросселирования. Вместо дросселирования через клапан может быть использовано расширение газа в турбодетандере, что позволяет более эффективно использовать перепад давления газа.

Степень конденсации каждого углеводорода зависит от температуры и давления, только при температуре -40 °С достигается почти полная конденсация бутанов и пентанов. Этан и пропан при этом конденсируются лишь на 51 и 79%.

В связи с тем что процесс протекает при низких температурах, в поток газа вводят ингибитор гидратообразования, чтобы предотвратить образование гидратов — твердых, снегообразных комплексных соединений легких углеводородов с водой, способных забить газовые коммуникации и арматуру. В качестве ингибитора используют метанол или гликоли.

Процесс низкотемпературной конденсации — начал развиваться в 60-е годы, когда возрос спрос на этанодин из основных мономеров в ассортименте сырьевых ресурсов нефтехимии. Это потребовало перейти на низкие температуры охлаждения газа, с тем чтобы увеличить степень извлечения из него этана (и соответственно — более тяжелых углеводородов. Это, в свою очередь, потребовало наряду с эффектом дросселирования применять искусственное охлаждение с использованием пропанового холода (для охлаждения до -70 °С) или каскадного холодильного пропан-этанового цикла, с помощью которого стало возможным извлечь из газа 85−87% этана, и почти пополностью (99%) — пропан и 100% всех остальных углеводородов.

3. Извлечение гелия

Извлечение гелия из природных газов основано на двух его свойствах: гелий имеет самую низкую температуру кипения (- 269 С) среди других химических элементов и практически нерастворим в жидких углеводородах. Гелий выделяют из газов методами низкотемпературной конденсации и ректификации. Процесс охлаждения ведут так, чтобы все остальные компоненты природного газа, за исключением некоторой доли азота, перешли в жидкое состояние. Природный газ сжимают компрессором до давления 150 am, очищают от двуокиси углерода и сероводорода, охлаждают и подают в сепаратор высокого давления. Выделившийся при этом нерастворимый в жидкой фазе газообразный гелий направляется в регенератор холода.

Проблема извлечения гелия сводится к отделению от гелия всех присутствующих компонентов. Традиционно в производстве гелия используются низкотемпературные (криогенные) методы: низкотемпературные конденсация, ректификация и адсорбция.

Задача извлечения гелия из природных или попутных нефтяных ге-лионосных газов заключается в удалении из этих газов углеводородов и азота. В настоящее время промышленное выделение гелия из этих газов основано на использовании криогенной техники. В основу низкотемпературного метода разделения этих смесей положено то свойство гелия, что по сравнению со всеми остальными газами, содержащимися в смеси, он имеет наиболее низкую температуру кипения. Обычно технологический процесс извлечения гелия из гелионосных газов осуществляется в две стадии: на первой происходит получение так называемого сырого гелия (азотно-гелиевого концентрата) с объемной долей гелия от 50 до 90%, а на второй — технически чистого гелия.

4. Стабилизация и переработка газовых конденсатов Газовые конденсаты получают в результате разделения попутных нефтяных газов в газовых сепараторах. Жидкая фракция представляет собой фракцию жидких углеводородов с температурой конца кипения до 360 °C. В зависимости от месторождения нефти содержание в газовых конденсатах бензиновых фракций (н.к. — 200°С) может достигать 75−85%, а их октановое число, как правило, составляет 40−50 пунктов по моторному методу.

Пары тяжелых углеводородов, выделяемые при стабилизации, а затем при испарении газоконденсата, значительно тяжелее воздуха. Поэтому в безветренную погоду они стелятся по поверхности земли, скапливаются в низких местах по рельефу местности и медленно рассеиваются, создавая иногда на большой территории скопление взрывоопасных смесей паров и воздуха с очень низкими значениями НКПВ. НКПВ паров стабильных газоконденсатов обычно равен 1,1−1,3% (по объему).

С экологической точки зрения газоконденсат представляет собой легковоспламеняемую жидкость. Высокая взрывоопасность газоконденсата характеризуется низкими значениями НКПВ, их паров в воздухе, устойчивостью к рассеиванию тяжелых паров в атмосфере и сравнительно большой скоростью распространения пламени в паровоздушных смесях. Объем добычи и переработки газовых конденсатов постоянно увеличивается как в России, так и за рубежом. Одной из основных проблем переработки газовых конденсатов до настоящего времени остается наличие в их составе высокотоксичных сероводорода и меркаптанов. Наличие этих высокотоксичных соединений обуславливает необходимость стабилизации конденсатов перед стадией их переработки. Эта стабилизация обычно проводится в режиме дебутанизации, при которой практически весь наиболее токсичный метилмеркаптан полностью удаляется из конденсата. Необходимость такой стабилизации обусловлена неизбежным образованием токсичных сернисто-щелочных сточных вод, вероятное попадание которых в биосферу может привести к серьезным экологическим последствиям. Именно поэтому для обеспечения безопасности производства и получения высококачественных нефтепродуктов, не содержащих таких токсичных соединений серы как сероводород и меркаптаны, и используют процесс стабилизации.

При всей несомненной важности решения проблемы стабилизации газовых конденсатов необходимо иметь в виду, что извлекаемые при стабилизации продукты, считающиеся «вредными» органические соединения серы (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены и др.), в действительности представляют собой ценные продукты (или полупродукты), обладающие специфическими свойствами и широкими возможностями применения в различных областях: обогащении полиметаллических руд; извлечении, разделении и очистке цветных, редких и драгоценных металлов и неметаллов; в технологии полимерных материалов; очистке нефтепродуктов от неуглеродных компонентов; ингибиторов парафиноотложений; поверхностно-активных веществ; биологически активных веществ; антикоррозионных агентов; сельском хозяйстве, а также в нефтехимии в качестве сырья для производства полифункциональных соединений.

Список используемой литературы

1. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа: Учеб. пособие / С. А. Ахметов, М. Х. Ишмияров, А. П. Ве-ревкин, Е. С. Докучаев, Ю. М. Малышев; Пол ред. С. А. Ахметова. — М.: Химия, 2005. — 736 с.

2. Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред С. А. Ахметова. — СПб.: Недра, 2006. — 868 с.

3. Коршак А. А., Шаммазов А. М. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов: — Уфа.: ООО ДизайнПолиграфСервис, 2007. — 528 с.